电磁炮有实用价值吗？
出自专栏《硬核军事科普：战火之源，武器之巅》
如果你觉得电磁炮是一门炮，那就误会它了。
说得学术一点，电磁炮是一种新式的火力投送方式。
本质上就是一套「多用途电磁发射器」。
稍微改一改，就能「想扔啥就扔啥」。
为了帮助大家理解，先来说说「什么是电磁炮」。
电磁炮的原理全在中学课本上，不知道的同学快去把学费要回来。
简单来说，通电导体在磁场中会受到一个力的作用，电流越大、磁场越强，这个力就越大。
所以，把炮弹通上电，放到磁场中就可以飞出去了。
结构最简单的叫「轨道炮」，把炮弹放轨道上加磁场通电就行，只是能量转化率有点低，而且轨道磨损相当严重，不好玩。
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-3OIdaM.gif图 1：轨道炮
后来就出现了「线圈炮」。
炮弹和线圈可以不接触，但结构复杂很多，线圈同步也不容易做。
不过前景还是比轨道炮靠谱一点，成了主流玩法。
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-ee6uij.gif图 2：线圈炮
原理有点枯燥，无非就是电场和磁场那点事，咱还是说说电磁炮好在哪吧。
媒体给电磁炮的定义就是「快」。
很多人认为电磁炮发射一个七八马赫的铁疙瘩，就能打遍天下了。
甚至能把 600 公里外的军舰，吊着打。
这实在是天大的误会。
在低空大气层内飙速度，初速度是没多大意义的。
空气摩擦产生的飞行阻力，与空气密度成正比，与速度平方成正比，即速度加一倍，阻力变四倍。
所以，通过提高初速度的方式来增加射程是一个非常不划算的事情。
这还没算超音速飞行产生的激波阻力。
啥是激波？
声音的本质，是空气振动。
当声源速度达到声速时，空气振动的波峰波谷就会无限叠加。
所以超音速的一瞬间，飞行器就像撞上了一堵密度很高的空气墙，能把空气中的水蒸气撞成白色的水雾。
这个过程的受力情况相当复杂，是超音速飞行的一个门槛。
这俩阻力加一块儿，算到后来，炮弹的初速度增加一倍，末速度或射程不见得能增加多少。
现在主流的电磁炮出膛速度，大约在 2000 米/秒～3000 米/秒。
传统用炸药推动的炮弹速度，大约 1500 米/秒，极限大约 2000 米/秒。
你想想，初速 1500 米/秒的炮弹飞 50 公里就顶天了，末速度撑死几百米每秒。
初速 3000 米/秒的电磁炮，何德何能可以飞 500 公里？
最后还能靠撞击让军舰一发入魂？
难道电磁炮再快点也不行吗？
理论上当然没问题，只要加大电流，电磁炮速度可以任意快。
但实际上，除非你有数量级的差异，不然在四倍空气阻力和激波阻力的作用下，基本都是白费力气。
既然如此，那就把速度增加一个数量级呗？
呵呵，要让炮弹出膛速度达到几万米/秒，差不多就是 100 马赫，天文数字般的阻力。
同时，还有空气摩擦产生的高温。
炮弹即便顶住压力不散架，也会被高温化成铁水的。
这事还不如请大罗神仙下凡更靠谱。
还没完呢，炮弹飞出几十公里误差就得有上百米了。
要知道，空气扰动是不规则的。
你瞄得再准都白扯，最厉害的狙击手用最好的狙击枪，击中 2000 米外的目标，一半以上要靠运气。
其实，现在的远程火炮打的都是「制导炮弹」，一边飞行一边修正飞行轨迹。
因此，电磁炮打出的炮弹，同样也得制导。
这就需要在弹头里，装电子设备。
悲剧的是，目前的电子元器件抗过载能力撑死就五万个 G，再快就得振坏了。
按 50000G 加速度计算。
假设炮管长度 10 米，那么电磁炮出膛速度，也就 3000 米/秒左右。
如果要加速到丧心病狂的 100 马赫，炮管长度就得要 1 公里了。
就算能加工出这么妖孽的炮管，那你打算如何安装？如何瞄准？
电磁炮想要再加速，还是先等一等半导体技术吧。
退一万步说，就算你啥技术都解决了。
100 马赫的炮弹打得嗖嗖的。
还有一本账你是逃不掉的：
炮弹的绝大部分能量，都用来克服飞行阻力了，性价比肯定还不如导弹。
再退两万步说，咱不考虑性价比，咱就是这么任性。
那还有最后一个问题。
电磁炮辛辛苦苦飞行几百公里，终于逮着目标了，然后呢？
撞击威力能比导弹还大？
电磁炮靠高速撞毁目标，就是纯扯淡。
只有速度达到 3000 米/秒，炮弹动能，才能达到同等质量的炸药所含的能量。
不然的话，还是老老实实塞炸药吧。
若要炮弹在飞行几百公里后，保持 3000 米/秒的速度，1000 马赫的初速度都不嫌多。
就算请神仙下凡都得跪。
更何况，3000 米/秒的撞击威力只是达到了炸药水平，凭什么吊打军舰呢？
综上所述，「快」绝对不是电磁炮的优势。
代价呢
先不说好处，继续把账盘盘清。
按美国人的算，毕竟人家的账捋得最清楚：弹体 10kg，初速 2500m/s，炮口动能 32MJ，平均加速度 31800g，最高加速度 45500g，单发充电 142MJ，放电 80MJ，转换到炮弹的动能 32MJ，大约 10 秒一发。
也就是说，10 秒充电 142MJ，折算功率 14MW。
啥概念呢？
055 大驱作为世界上动力最强劲的驱逐舰。
4 台燃气轮机的最大功率，相当于法国核动力航母的两倍，足足有 110MW。
就算啥都不干，都用来做发电机。
发电效率按 60% 算，也只能驱动 5 门电磁炮……
看起来，不带一个发电厂上船，是玩不转电磁炮的。
注意，这只是一颗仅仅 10 公斤的 32MJ 能量的炮弹，而一枚轻型反舰导弹的打击能量，轻轻松松就有 120MJ，包括撞击能量和炸药能量。
换句话说，055 大驱把所有功率加到一门电磁炮上，抵近射击，对着人家脑门开一炮，威力相当于一枚轻型反舰导弹，顶多也就钻个窟窿。
如果拉开距离，估计就只能打出个印子了。
至于重型反舰导弹嘛，威力还要加个 0，电磁炮是拍马难及。
这活儿干得实在有点离谱啊！
即便未来技术再发展一点，物理规律还是摆在那的。
从你发射电磁炮消耗的能量，到对方受到打击的能量，折扣实在有点大，怎么算都不划算。
第二本账，除了用电功率，还有体积和重量的问题。
电磁炮作为一个耗电大户，家当自然是少不了的。
你看到的电磁炮：
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-Q0epzi.jpeg
实际的电磁炮：
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-gazmE4.jpg
美国人的电磁炮同样小不了。
如下图，注意看周边类似集装箱的东西，全是伺候电磁炮的。
都算电磁炮的一部分。
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-DaaKGk.png
这么多为电磁炮服务的设备，哪里蹭坏了一点，整个炮就得歇菜了。
从军事装备耐操的基本原则看，拖家带口实在不是一个好主意。
与其说军舰上装了一门电磁炮。
还不如说，电磁炮后面跟着一艘提供电力保障的发电船。
仔细想想，要说机动性，电磁炮远远比不上普通火炮。
要说射程，在导弹面前都是渣渣。
要说威力，最后都得靠炸药……
这么说，费了九牛二虎之力，就整了个鸡肋？
出路在何方
火枪刚出道时，也是被弓弩摁着打。
若电磁炮，今天就要去挑战传统火炮和导弹的地位，肯定被虐成渣。
电磁炮的优势，既不是「远」也不是「快」。
而是「便宜」。
这个大家伙居然「便宜」？
什么意思？
我得强调一下，把导弹成本降到炮弹水平，其意义甚至比你「吊打 600 公里外的军舰」还要大。
打仗说到底就是送炸药，送炸药有两件事情很重要：如何精确的送炸药，如何廉价的送炸药。
现在的导弹虽然解决了「精确」问题，但成本高昂。
不管是巡航导弹还是弹道导弹，一次性扔 100 枚绝对就是大手笔了。
可即便这么下血本，100 枚导弹其实干不了多少活。
所以导弹只能用在刀刃上，比如摧毁防空系统什么的，绝大部分炸药都是靠战斗机送。
海湾战争时，美国人扔了不到 300 枚巡航导弹，这 300 枚导弹的战斗部加一起，满打满算就 150 吨。
那美国人的飞机扔了多少炸弹呢？
足足 9 万吨！
150 比 9 万，这笔账该怎么算，不用多说了吧。
如果你觉得电磁炮是一门炮，那就误会它了。
学术点说，电磁炮是一种新式的火力投送方式。
本质上就是一套「多用途电磁发射器」，稍微改一改，想扔啥就扔啥。
导弹的本质是火箭+弹头，火箭负责送货，弹头负责爆炸。
其中近距离送货的业务，电磁炮可以接。
电磁炮可以给导弹一个很划算的初速度。
注意，不是「快」，而是「划算」。
让导弹的火箭部分大大缩小，这样的小导弹不但便宜而且数量更多。
一枚一枚排好塞进电磁炮，发射导弹就可以和机枪一个德性了。
地球上还有啥事，是这一梭子导弹解决不了的？
举个例子，让这货为登岸部队提供火力支援。
来算算账：
一个攻击机中队满打满算带 100 枚对地武器，而航母怎么着离岸也得 500 公里吧？
战斗机一来一回得 1 小时出头了。
一艘驱逐舰对地巡航导弹装到 100 枚也撑到头了。
算上发射的时间间隔，全部扔完估计得小半个小时。
想象一下，把这些弹头交给电磁炮来扔会怎样？
如果射速提高到 5 秒/发，在小几百公里的距离上，一门电磁炮 1 小时的投射能力，足以抵得上 5 个攻击机中队外加 1 艘驱逐舰。
绝对是敲门重锤！
最关键的是，价格还便宜，而且便宜很多。
这么多飞机来回跑的油费和人员工资，再加 100 枚巡航导弹，成本少说上千万美。
而一枚卫星制导炸弹的成本才 1 万美元。
想来电磁炮扔出去的炸弹也不会太贵，无论怎么算都不可能超过导弹。
千万不要小看斤斤计较的重要性，打仗是不能不算账的。
实际上，火箭炮也是这个思路，都是想着怎么样廉价地大量投送炸药。
火箭炮虽然比败家的导弹厚道很多，但和火炮比起来，依然算天价。
一个火箭炮营一次齐射，就是一个亿。
同样的炸药，换成火炮来送，不会超过 1000 万，只是目前的火炮还送不了这么远。
不过，既然是算账，就不能只算后面，不算前面。
电磁炮的家当这么多，对军舰的改造可以说脱胎换骨了，于是，不同人就有不同想法了。
有些玩电磁技术熟练的人，觉得很划算。
毕竟一艘军舰上用电设备太多了。
且不算雷达这种耗电大户，以后推进系统也少不了电推的身影。
这样一来，把用电的家伙全都整合到一起，综合成本就不算高了，而且管理也更加方便。
同理，有些电磁技术玩得不利索的人，就觉得电磁炮很不划算。
为了伺候电磁炮专门升级电力系统，实在不是一件明智的事。
比如，美国海军部向国会提交的 2022 年预算中，磁轨炮的预算是：0。
你没看错，哥们儿玩了四十年，不玩了。
美国人觉得，用普通火炮也可以扔小导弹。
于是，推出了「155 毫米远程冲压增程制导炮弹」。
给炮弹装上冲压发动机和导引头，然后用火炮发射，射程可达 100 公里。
看起来和电磁炮颇有几分异曲同工之妙。
只是把电磁弹射部分，换成了更加顺手的火药推进。
相当于把导弹当炮弹打。
用火炮给导弹一个初速度，让小体积导弹也能飞出百十公里。
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虽然增程火炮对各大流氓来说不算稀罕玩意儿，坦克更是早早就用上了「炮射导弹」（用坦克炮发射导弹）。
但若能真打到 100 公里以上，那还是有点意思的，成本连火箭炮都自叹不如。
要知道，400 公里射程的火箭炮可是稀罕物，大部分火箭炮的射程也就大几十公里，超过 100 公里就算一把好手了。
如果美国人能用火炮把弹头扔到 100 公里开外，相当于廉价的火炮，全都摇身一变成了火箭炮，这买卖还是相当划算的。
变花样
电磁炮除了扔炸药，最靠谱的应用，其实是扔飞机。
把炮管换成飞机轨道，电磁炮就成了电磁弹射器，咱们来重新捋一捋这本账。
把一架 20 吨的飞机加速到 300 公里/小时，能量大约是 100MJ，发射间隔 50 秒，那么充电功率就是 2MW，再加一半损耗，算 4MW。
显然，这比电磁炮靠谱多了，航母的发电功率完全吃得消伺候，甚至比原先的蒸汽弹射还划算。
蒸汽弹射走的是「傻大黑粗」的路线，体积巨大、结构复杂，但原理极其简单：汽缸和活塞。
弹射器的关键部件是开口汽缸结构，就是有一条缝的汽缸。
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不密封的汽缸却要提供足够弹射的压力，所以要采用金属密封条保持活塞运动时汽缸内压力。
https://cdn.jsdelivr.net/gh/ifuncool/wpifuncool@master/wp-content/uploads/2022/12/8797-vyJm9i.jpg
滑梭连接活塞，几秒钟内把飞机加速到 250 公里/小时，然后在几米内停下来，马上复原，每隔几十秒就往复一次，飞机一放就是几十上百架。
想想就知道，这种强度的压力和摩擦，受损更换极为频繁。
据说这个开口汽缸和密封带全球仅有一家公司在设计制造。
这还没完，蒸汽弹射需要消耗大量的蒸汽，蒸汽当然是由水变的，一次弹射大约消耗 700 公斤水！
这水从何而来？
取水还不容易吗，古语有云：大海啊你全是水！
可惜海水含盐，形成蒸汽后会腐蚀弹射器。
2002 年美国 F-14 起落架折断，摔死了人，就是因为长期海上执行任务，起落架连接机构受到了盐碱腐蚀。
所以这水必须用淡水，还不是一般的淡水，纯度必须非常的高。
为啥？
蒸汽弹射用到的是 300℃的中温蒸汽，不然无法提供足够的压强。
而 300℃的中温蒸汽锅炉的结垢、压力变化非常剧烈，民用的中温锅炉水都得用杂质极少的「去离子水」，作为军用设备，要求只高不低。
航母空间宝贵，不可能携带大量的淡水，当然只能从海里捞了。
疑惑了吧？
难道航母上有淡水处理厂？
没错，大型航空母舰一天产生的淡水足以供应一个小型城市使用。
你算算，每隔几十秒就得把 700 公斤水烧成 300℃的蒸汽，这得费多大的劲！
常规动力的航母，要是这么烧水，真心疼那些燃料。
为了实现这个「傻大黑粗」的套路，整个蒸汽弹射系统极其复杂。
从逻辑上讲，结构越复杂，越容易出错，因为每个环节都不可能做到 100% 可靠。
复杂的结构，也意味着零部件众多，常年饱受高温高压摧残，所以对材料要求极高，说到底还是材料！
即便搞定了所有问题，但蒸汽弹射和发射炮弹差不多，推力很突然，不均匀，对飞行员和飞机都是个考验，10 吨的小飞机弹几次就得散架。
美国人考虑过用燃料代替蒸汽，向汽缸内充燃料然后点火产生动力，简直就是火箭了，可惜没能解决汽缸腐蚀问题。
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相比这个大个头的野蛮女友，电磁弹射简直端庄贤惠、温柔体贴、小巧玲珑得不得了，适合各种机型，老少通吃。
虽然英国和俄罗斯也在忙活这事，可至今没像样的成绩，目前只有中美摸着路了。
据说美国的福特级航母，每 45 秒完成一次充电，并在 2 到 3 秒内释放，可以调节弹射功率，既可弹射 45 吨的大飞机，也可弹射很轻的无人机，弹射速度可以在 100 到 400 公里/小时调整，完全秒杀现役的蒸汽弹射器。
只是，不太利索，平均弹几百次就会有一次故障，还没有完全达到军队的要求。
咱们这边的情况，也不好多说，估计不会比美国差。
其实，一看蒸汽弹射原理就知道不是咱们擅长的领域，而在电磁方面咱们一直很有心得。
中国是稀土永磁体生产大国，在高磁强度稀土永磁体研究方面绝对世界领先！
回过头说，福建舰跨过蒸汽弹射时代，直接上电磁弹射也不难理解，因为蒸汽弹射和电磁弹射不具备技术上的继承性，缺点又多，搞了迟早也得扔，莫不如一步到位，哪怕慢一点。
再变花样
正经用途说得差不多了，接下来要不务正业了。
苏联曾经把「金刚石」空间站伪装成「礼炮」空间站，偷偷弄上了天，这货不但具备完整的侦查设备，居然还带了一门 23 毫米口径机炮，试射时还干掉过一颗卫星，这思路多新鲜啊！
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如果有一天，空间站在太空像军舰在大洋上一样稳妥，你说会咋样？
我赌五毛，绝对就是太空战舰！没有空气的太空，才是电磁炮大展身手的地方。
有人会问，在太空首选激光武器啊，干嘛还要装电磁炮呢？
第一，激光只要能发射，就能被反射，防激光技术到时会水涨船高；
第二，激光这些定向能武器，距离远了必然有散射问题，能量不够集中；
第三，就算激光把来袭炮弹烧成了铁水，但还是无法改变这坨铁水的速度和方向，最终依然会糊到你脸上，这时候来上一发电磁炮，问题就解决了；
第四，太空环境可以把超导用起来，这能把炮弹加速到逆天，蹭上一点就得脱层皮，这才是动能武器真正的风采！
既然到了太空，就不能拘泥于地球上那点玩法，反正电磁发射器已经成熟了，干嘛非要扔炸药呢？
你扔一些粒子多有意思啊，把电磁炮当成粒子炮来使。
算一算，1 克质子加速到三分之一光速，能量有 5 加 12 个 0 焦耳，相当于 1000 吨 TNT 当量，妥妥一枚小核弹。
想象一下，把核弹当成机枪打，还没有核污染，这样的电磁炮要不要来一打？
只不过，这玩意儿有点费电，一般的发电机根本伺候不了。
目前地球上最大的对撞机 LHC，几十公里的直径，一次能加速的粒子质量远远到不了 1 微克。
照这个趋势看，要把 1 克质子加速到极速，粒子炮的大小很可能比城市还大，这样的话，大空战仿佛又回来到了战列舰海战的巨炮时代。
把电磁炮当成一门炮来看待，其实没多大前途，关键是要把这套电磁系统玩利索。
最后再把格局放大一点，到了广阔的太空，干嘛非要打打杀杀呢？
宇宙那么大，应该到处去看看啊！
把电磁炮掉个头，就成了电磁推进器。
不过，这是一个新话题了。
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